由于矿石资源的日益匮乏,人类亟需寻找可代替的新能源。太阳能具有清洁环保且可再生等不可比拟的优势,深受人类的青睐,但在地球表面利用太阳能发电会受到天气,季节等不可控因素的制约,利用率不高。在太空建立太阳能电站可以规避这些因素的干扰,采集效率有显著提高。本文研究太阳能的传输载体高功率微波在电离层中传输所遇到的问题,针对电波传输效率、传输路径及波束汇聚情形进行分析仿真。论文主要工作如下:1.讨论各粒子在电离层中所占的比重并对电离层各类模型做对比分析,确定采用IRI2012国际电离层参考模型作为背景参数,利用此参考模型对电离层的基本参数进行仿真,给出相关物理量的仿真结果及分析。2.利用射线追踪技术对电波在电离层中的传输轨迹进行分析。给出了电波在电离层传播的二维射线追踪方程,对方程中的相折射指数进行分析,并利用龙格库塔算法,采用变步长技术获得传输路径,对不同纬度、不同频率的电波从太空入射到电离层中的传输路径进行了讨论。仿真结果表明,低频率电波的传输轨迹受电离层影响较大,电波在不同背景的电离层中传输路径也会有差别。同时,电离层对于空间太阳能电站窗口频率的电波传输轨迹影响很小。3.在电波的热致非线性效应基础上对电波在电离层中的传输损耗进行分析。在低电离层,中性粒子占据很大比重,以电子碰撞作用为主,而高电离层中离子占据重要地位,和离子间的作用远远大于与中性分子作用,且加上地磁场中力的作用,导致带电粒子沿着地磁场方向移动,因此必须考虑受到地磁场影响的热传导、扩散等输运过程,故在高、低电离层分别建立了不同的模型,研究了不同频率和不同功率的电波从太空入射至电离层中的传输损耗。电波在低电离层传输损耗主要集中在90-110km高度范围,并且在低电离层中电波传输损耗大于高电离层。此外,空间太阳能电站电波频率为2.45GHz的电波损耗大于5.8GHz频率的电波。4.在热致非线性效应的基础上,详细阐述了聚焦散焦效应理论,数值推导了抛物波束在电离层中数值方程,并对聚焦散焦参数,散焦角等进行讨论。考虑电波对电离层加热效应,数值模拟了散焦角、波束半径在低电离层中的变化并讨论其影响因素。仿真结果表明,电波频率越小功率越大,散焦效应越明显。空间太阳能电站窗口频率的电波受散焦效应影响很小。